張維庭, Author at CEREC Digest https://www.cerecdigest.net/author/doris/ All digital Sat, 05 Oct 2019 07:13:26 +0000 en-US hourly 1 https://wordpress.org/?v=6.4.4 122944729 2019 Digital Dental Society Global Conference – 1 https://www.cerecdigest.net/2019/10/05/2019-digital-dental-society-global-conference-1/ https://www.cerecdigest.net/2019/10/05/2019-digital-dental-society-global-conference-1/#respond Sat, 05 Oct 2019 07:11:48 +0000 https://www.cerecdigest.net/?p=3637 德國的巴登巴登 ( Baden-Baden ) 小鎮是過去貴族度假休養的地方, 享受水療、歌劇、購物、慢步優美小徑外,這裡還有一個舉世聞名的休閒宮 ( Kurhaus ),這座優雅建築內有舞廳、溫泉浴...

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德國的巴登巴登 ( Baden-Baden ) 小鎮是過去貴族度假休養的地方, 享受水療、歌劇、購物、慢步優美小徑外,這裡還有一個舉世聞名的休閒宮 ( Kurhaus ),這座優雅建築內有舞廳、溫泉浴場、娛樂場、宴會廳及富盛名的賭場,這兒對人們的服裝要求相當嚴格,必須穿著正式服裝才能進入。

看到這裡大家以為我要寫遊記…哈!真是服了數位牙科學會 ( Digital Dental Society, DDS ) ,把年會辦在這樣高雅的地方。

圖一、巴登巴登著名的休閒宮正是這次的研討會會場所在
圖二、會議入口處

DDS 是一個成立於歐洲的學術型學會,旨在數位牙科教育與推廣,有相當強的國際社群連結及學術動能,還辦了個 SCI 期刊 BMC Oral Health Journal。此次是他們首次舉辦全球性的研討會。

圖三、場內佈景

這次研討會我稱之車輪戰,來自各國的講師每位只有18分鐘,一整天25位講師 / 25個題目,時間有限,講師的語速也超快。參與研討會的人數目測大概 200 +。

這天的演講由 DDS 主席 Henriette Lerner 揭開序幕,從會場佈置的就看得出這位女性主席精緻優雅的風格,她傳達的訊息很清楚:數位時代已然到來 ( “Digital Dentistry: the future has arrived “ )。她從世界各地邀請許多優秀的數位牙科工作者,包含醫師、技師、工程師,在在展現這句話所言不虛。

完整的數位工作鏈

這次幾乎絕大部分的講師都有提供完整的數位流程,而且許多都是用開放式系統。大家都知道開放系統的整合有一定的困難度( You know the pain! ),值得敬佩的是這些醫師努力跨過磨合期,從掃描、設計、製造、後製展現有一定成熟度的治療流程。至少 5 組以上的講師有展示 guided implant – supported denture 的手術及贗復全數位流程。

一再被提及的是數位流程優化及標準化的重要性,也有一些團隊正在做相關的研究。比如來自義大利的 Fabrizia Luongo 美女醫師將數位影像、檔案疊合、導板製作進行精準度優化,最終得到的植牙結果也較準確。

數位導引手術

數位導引手術 ( digital guided-surgery ) 已是大家都相當熟悉的,這次有兩位講者提到不同的設計概念。Jaafar Mouhyi 醫師提到在需要修骨頭的植牙案例上可以使用雙層的植牙導版,第一層導板利用骨釘固定在齒槽骨上,利用上面導引的高度來修磨骨頭,接著再將第二層植牙導引板利用卡榫設計安裝於第一層,便可以繼續植牙手術。

另外的亮點來自美國的 Marcus Abboud 醫師介紹的手術導板,他提到過去數位植牙導板的 CBCT 影像與口掃檔案有時定位不是那麼準確(尤其是病人口內有高散射物時)。他們的 idea 是利用簡單的零件輔助,或可跳過口掃檔案這步。首先先把預製型零件利用 silicon 固定在病人要植牙的區域,接著讓病人去照 CBCT ,在該廠商設計的軟體中可輕易地對合 CBCT 中這個零件的形狀,接著在 CBCT 上設計植牙位置,並用三維列印做出符合該方向的零件二號,安裝到原先的預製零件上,就可使用這個導板來植牙了!Dr. Marcus 說使用此類導板的植牙精準度約在 ± 0.3 mm,比過去數位導板的 ± 0.8 mm 來的準。在最終假牙位置比較容易預測的病例上,這個方法降低影像疊合誤差,可謂簡潔又快速!

圖四、新式數位手術導板 (Loocid Smart Guide System)

數位美觀設計

DSD ( digital smile design ) 也是另個大家都相當熟悉的概念,這次也有許多講師展示自己將 2D 照片或 3D 臉掃整合到數位設計軟體的流程,之前來過台灣的羅馬尼亞技師兼攝影大師 Miladinov Milos 推薦 AFT dental system 的臉掃系統,可整合到許多設計軟體(如 exoCAD) 中。(有興趣請參考官方影片:https://www.youtube.com/watch?v=jM37UyCu6Ds

圖五、AFT數位臉掃系統與設計軟體整合

也有一些數位微笑設計的 app 被提及:比如跟 Christian Coachman 合作的 DSD App,與來自保加利亞的 Rebel Simplicity App。數位微笑設計概念如何更好地整合進入數位工作流程與最後的臨床結果是許多醫師與牙科團隊正在努力的方向。

機器人

這次主辦方還準備了一個小驚喜:機器人。從旁觀察了一陣子,有些人沒注意到它、有些則閃避它,但有更多人對它有相當的好奇心,試著跟它互動,得到了許多新的體驗,也許它還能幫些忙。新科技也是如此,當它來到我們這個房間,你會試著跟它說聲 Hi 嗎?

PS. 我試了,它說很擠叫我讓讓 = _ =

(To be continued…)

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告別口掃模糊邊緣 – Tooth Faerie Club https://www.cerecdigest.net/2019/03/03/%e5%91%8a%e5%88%a5%e5%8f%a3%e6%8e%83%e6%a8%a1%e7%b3%8a%e9%82%8a%e7%b7%a3-tooth-faerie-club/ https://www.cerecdigest.net/2019/03/03/%e5%91%8a%e5%88%a5%e5%8f%a3%e6%8e%83%e6%a8%a1%e7%b3%8a%e9%82%8a%e7%b7%a3-tooth-faerie-club/#respond Sun, 03 Mar 2019 06:38:46 +0000 https://www.cerecdigest.net/?p=2959 上週日是Tooth Faerie實體讀書會第三輪的開始,我們討論的主題是「口掃的邊緣清晰度」。 猶記前年的口掃瘋狂讀書會我們整理了約四十幾篇論文(我們的會員醫師太厲害了),當時對於口掃的整體與局部精準...

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上週日是Tooth Faerie實體讀書會第三輪的開始,我們討論的主題是「口掃的邊緣清晰度」。

猶記前年的口掃瘋狂讀書會我們整理了約四十幾篇論文(我們的會員醫師太厲害了),當時對於口掃的整體與局部精準度已有概貌的了解。根據討論局部精準度的文獻,我們知道:口掃數位流程的局部精準度已跟傳統流程一樣準,有的甚至更好!

然而這些實驗幾乎都是在口外完成,掃描角度不受限、沒有口水、沒有血水、支台齒修磨設計也是容易取得的牙齦上邊緣,臨床上實際的狀況可比這難處理得太多了!比如說下圖拆完牙套後牙齦邊緣比較深(圖一),修磨完數位印模的邊緣相當不清楚(圖二)。

圖一、拆完舊假牙後顎側邊緣即在牙齦下
圖二、直接口內印模後可看見有顎側邊緣不清晰的問題

研究發現

在上次收集的一大堆探討口掃準不準的論文裡面,有一篇特別的研究吸引了我的目光。這篇於 2017 年刊登在 Journal of Dentistry 的論文想了解不同因子對於口掃模型邊緣解析度的影響,它提到了如果影像資訊不足,原本尖銳的邊緣弧度經運算後可能會變得圓滑(圖三),這種不清晰的邊緣會使得技師不容易判別真正的支台齒邊緣,進而影響假牙的密合度。

圖三、清晰的邊緣與圓滑模糊的邊緣(Source: Keeling, A., Wu, J., & Ferrari, M. (2017). Confounding factors affecting the marginal quality of an intra-oral scan. Journal of dentistry, 59, 33-40. )

實驗中討論到支台齒equigingival margin 比 supragingival margin不清楚(圖四)。

Figure 5 Effect of Confounding Factors on Curvature of Buccal Margin Section. .png
圖四、實驗頰側邊緣的設計原為equigingival margin,將邊緣提高為supraginigval margin 1mm時邊緣曲度 (curvature)會提高(邊緣變尖銳),在模擬口內掃描與口外掃描有類似的結果。(Source: Keeling, A., Wu, J., & Ferrari, M. (2017). Confounding factors affecting the marginal quality of an intra-oral scan. Journal of dentistry, 59, 33-40. )

臨床討論

那麼 equigingival 或 subgingival margin 到底要怎麼處理才會得到清楚的口掃邊緣影像呢?在讀書會中我們討論到幾種方法:

  1. 排開軟組織 ( gingival retraction ) :塞排齦線、使用橡皮帳
  2. 切除軟組織 ( soft tissue removal ):使用高速手機鑽針(鑽石鑽針或是 soft tissue trimmer )、雷射或電燒
圖六、ToothFaerie讀書會

要排多少?

經過一連串的討論與分組實測後,我們知道排齦的必要性。我們的下一個問題是:究竟排齦需要排開多少?

陳鉉醫師和我事先做了一個小實驗。我們用不同厚度的 disc ( 0.25 mm 及 0.5 mm )製造出不同的寬度的溝,並使用 Omnicam 口掃後分析轉角的角度。 結果顯示 0.5 mm 的轉角幾乎都在 90 度左右,而 0.25 mm 的轉角則從 128 – 141 度都有(圖七)。可以粗略的說,排齦至少要排開 0.25 mm。而這個大小在臨床上怎麼判斷? 你可以拿起你的排齦刀用 crown guage 量看看前端厚度,這個寬度或許可作為臨床排齦量的參考(哈我們診所的排齦刀剛好是 0.25 mm )。

圖七、利用 Omnicam 口掃 0.25 mm 及 0.5 mm 的深溝來計算邊緣曲度。

病例

最後這個病例因為病人不考慮牙冠增長術我們選擇用二極體雷射切除牙齦,止血效果也相當良好。(圖八)

圖八、經二極體雷射排齦後的支台齒。

排齦處理後後口掃模型的邊緣變得清晰很多,技師也更容易圈選正確的邊緣。

結語

影響口掃模型邊緣精準度的因素有很多,其中之一是邊緣的位置。當支台齒邊緣較低時,建議要排出足夠的空間讓口掃機可以取得足夠影像,得到清晰的口掃邊緣。

特別感謝

這篇文章是由參與 Tooth Faerie 讀書會醫師的貢獻而產生,感謝大家熱情討論、參與測試與不吝分享臨床技巧。

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牙科陶瓷材料基礎介紹(三)— CAD/CAM 瓷塊強度比較 Dental Ceramics in CAD/CAM - Strength https://www.cerecdigest.net/2017/09/04/dental-ceramics-in-cadcam-strength/ https://www.cerecdigest.net/2017/09/04/dental-ceramics-in-cadcam-strength/#respond Mon, 04 Sep 2017 05:05:53 +0000 http://www.cerecdigest.net/?p=702 陶瓷為 CAD/CAM 最常使用的塊材,廠商提供的強度數據常常讓醫師一頭霧水,不知從何比較起。本文討論陶瓷材料重要的兩個機械性質並整理文獻測試資料,提供臨床贗復物選擇參考。 前言 從系列文章(一)及(...

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陶瓷為 CAD/CAM 最常使用的塊材,廠商提供的強度數據常常讓醫師一頭霧水,不知從何比較起。本文討論陶瓷材料重要的兩個機械性質並整理文獻測試資料,提供臨床贗復物選擇參考。


前言

從系列文章(一)及(二)我們提到陶瓷的微結構與分類,瞭解到微結構排列及組成不同對陶瓷的機械性質的影響很大,接下來我們進一步介紹材料的機械性質。

在牙科陶瓷裡面常用來評估材料物理性質的的測試有相當多,其中彎曲強度 (flexural strength) 及抗斷裂韌性 (fracture toughness) 是其中相當重要的性質。

系列前篇請參考:牙科陶瓷材料基礎介紹(一)— 陶瓷微結構牙科陶瓷材料基礎介紹(二)— 陶瓷分類
相關文章:IDS 2017 CAD/CAM 新材料總覽 – 瓷塊篇 


彎曲強度 (flexural strength)

在陶瓷的強度測試中最基本的就是彎曲測試,將樣本兩端置於兩個支撐架上,中間施以單點或兩點的力量,記錄其在漸漸增加的應力下 (stress, MPa) 的形變量 (deflection, %)。此試片可以承受的最大應力,即為稱為彎曲強度 (flexural strength)(圖一中的 σ)。

此試片受力情形與牙橋橋體在口內受力的狀況相似(圖二),在接受力量端是受到壓力 (compression),另一側則是受到張力 (tension)。此數值除了受材料本身強度的影響外,也會受到材料內外部的缺陷 (defect) 影響。在此測試同時還可以知道材料在承受應力時容不容易形變(形變量跟應力作圖的斜率),即彎曲模數 (flexural modulus)。

彎曲測試的方法最常用的是三點彎曲測試及四點彎曲測試,測試的試片很好製備,但其缺點是有試片邊角破裂 (edge failure) 的問題,所以有雙軸彎曲測試 (biaxial flexural test)(使用三個小圓球支撐圓形的試片,再由中心施力,見圖三),學者認為這種方式比較能測到材料真正的強度表現。研究顯示三點彎曲測試與雙軸彎曲測試其測到的彎曲強度比四點彎曲強度測試高1

圖一、彎曲強度示意圖。Source: Wikipedia-flexural strength.

圖二、橋體受力情形。靠近受力方向的咬合面,材料承受的是壓力,而另一側則是張力。Source:Anusavice, K. J., Shen, C., & Rawls, H. R. (2013). Phillips’ science of dental materials. Elsevier Health Sciences.

圖三、雙軸彎曲測試 (biaxial flexural test) 示意圖。Source: Oh, G. J.et al. (2010). Sintering behavior and mechanical properties of zirconia compacts fabricated by uniaxial press forming. The journal of advanced prosthodontics2(3), 81-87.

表一整理近五年 CAD/CAM 常見塊材之彎曲強度的數據(搜尋條件:Pubmed 搜尋關鍵字「CAD/CAM flexural strength」在 2013 – 2017 七月範圍中得到 39 篇,收錄下列幾種常見的 CAD/CAM 用塊材之三點彎曲測試結果,共計 16 篇,未收錄的文章中有 2 篇是因為無法取得全文)。可以看到大致強度比較由小到大為:長石 (Mark II)、白榴石 (Empress CAD)、樹脂陶瓷 (Enamic, Pradigm MZ100, Cerasmart, Lava Ultimate)、二矽酸鋰 (e.max CAD) 及氧化鋯強化矽酸鋰 (Celtra Duo, Suprinit) 、多晶陶瓷 (YZ T/HT, inCoris TZI)。此強度表現呼應其內部陶瓷的結構與晶型,玻璃陶瓷結晶排列較散亂且不規則強度最弱,而添加了結晶顆粒的玻璃陶瓷強度表現增加,多晶陶瓷結晶排列最較緊密且規則,強度最高。

表一、CAD/CAM 常見塊材之彎曲強度文獻整理。三點彎曲測試結果(括弧內為標準差),單位為 MPa。


抗斷裂韌性 (fracture toughness)

陶瓷為脆性材料,其內部及表面的裂痕 (crack) 及缺陷 (defect) 對材料的耐久度影響甚大,也因此了解材料在有裂痕時的表現非常重要。抗斷裂韌性 (fracture toughness) 指的是當測量材料表面有裂痕,此材料在受力時抵抗裂痕延伸的能力,其測試的方法有很多種,包含單邊 V 刻紋 (Single Edge “V” notch Beam, SEVNB) 、單邊預裂試片 (Single Edge Precracked Beam, SEPB) 、單邊凹槽試片 (single edge notch beam, SENB)、Chevron 刻紋試片 (Chevron Notch Beam) 及表面裂紋之彎曲測試 (Surface Crack in Flexure) 等的方法。常以 K1c 來表示抗斷裂韌性,單位為 MPa•m1/2

表二整理 CAD/CAM 常見塊材之抗斷裂韌性的數據,可以看到大致強度比較由小到大的趨勢與抗彎曲強度測試類似。(搜尋條件:Pubmed 搜尋關鍵字「CAD/CAM fracture toughness」在 2013 – 2017 七月範圍中得到 18 篇,收錄下列常見的 CAD/CAM 用塊材之抗斷裂韌性測試結果,共計 5 篇,未收錄的文章中有 1 篇是因為無法取得全文。)

表二、CAD/CAM 常見塊材之抗斷裂韌性文獻整理。抗斷裂韌性測試結果(括弧內為標準差),單位:MPa•m1/2)。SEVNB = Single Edge “V”notch Beam; SENB = single edge notch beam; IS = indentation strength technique。


結語

藉由強度我們可以簡單地歸納出不同材料適應症範圍(圖三),強度較弱的長石及白瑠石材料廠商大多建議只使用在前牙區及嵌體贗復物,而後牙區及牙橋則考慮選用強度較強的材料,如二矽酸鋰、二氧化鋯強化矽酸鋰、氧化鋯等材料。其他還需要考量不同瓷塊的切割邊緣破損 (chipping) 情形、美觀考量(如色澤、透光性、染色效果及可拋光性)及生物考量(所需最小厚度及對齒質磨耗程度),當我們對陶瓷的性質掌握程度越高,越能針對患者的狀況及需求選出合適的材料,達到良好耐久的贋復品質。

圖三、 陶瓷料塊的強度以及基本適應症。 Source:Tooth faerie club,整理自 Phillips’ science of dental materials. 12nd ed. 以及各廠牌說明書。


References

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牙科陶瓷材料基礎介紹(二)— 陶瓷分類 Basic Concept of Dental Ceramics - Classification According to Their Microstructure https://www.cerecdigest.net/2017/03/12/basic-concept-of-dental-ceramics-classification-according-to-their-microstructure/ https://www.cerecdigest.net/2017/03/12/basic-concept-of-dental-ceramics-classification-according-to-their-microstructure/#respond Sun, 12 Mar 2017 16:39:57 +0000 http://www.cerecdigest.net/?p=699 上一篇介紹了陶瓷微結構的基本概念,其排列及結晶會影響陶瓷的物理及光學性質,本篇文章繼續以微結構為分類,進一步細分不同種類陶瓷的特性...

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上一篇介紹了陶瓷微結構的基本概念,其排列及結晶會影響陶瓷的物理及光學性質,本篇文章繼續以微結構為分類,進一步細分不同種類陶瓷的特性。

本系列文章希望帶大家認識陶瓷的結構、分類及特性,進而幫助醫師及技師在臨床上選擇適合的材料。

上篇請參考:牙科陶瓷材料基礎介紹(一)— 陶瓷微結構

相關文章:IDS 2017 CAD/CAM 新材料總覽 – 瓷塊篇 


 前情提要

上篇有介紹到在牙科陶瓷的發展歷程中,一開始出現的是玻璃陶瓷 (glass ceramics) ,其原子排列散亂,透光度佳但強度表現較弱。後來為增加強度或調整性質,就在玻璃陶瓷裡面增加一些結晶顆粒 (particle-filled glasses) ,使得陶瓷的強度增加許多,接著更是發展出全結晶態的多晶陶瓷 (polycrystalline ceramics) ,其結晶排列緻密整齊,強度佳但透光度不好(微結構示意圖請見圖一)。

陶瓷的分類方式有很多種,如製程、用途及組成等等。這裏以微結構的分類方式是因為陶瓷的組成及微結構與其表現出來的特性很有關係,如透光度、物理強度、可酸蝕性、可加工性(車床車削時的邊緣破損程度)等等,以下的文章會介紹這幾種分類、特性及市面上常見的 CAD/CAM 用瓷塊。

圖一、不同種類陶瓷材料的微結構。Source: JR Kelly, P Benetti (2011) Ceramic materials in dentistry: historical evolution and current practice. Australian Dental Journal 56:(1 Suppl): 84–96.

 


玻璃陶瓷 (Glass ceramics)

由長石 (feldspar) 這種鋁矽玻璃 (aluminosilicate glasses) 為主,並含高嶺土 (kaolin) 及石英 (quartz) 等成份。是早期金屬陶瓷牙冠 (porcelain fused to metal crown) 上的鑲面 (veneered) 材料。透光性很好,可用氫氟酸酸蝕,但是強度較弱。
市面上的 CAD/CAM 瓷塊有 Vita 公司出的 Mark II、TriLuxe、TriLuxe Forte、RealLife 等。

圖二、Vita 公司的 Mark II 瓷塊。Source: Belli R., Wendler M., de Ligny D., and Cicconi M.R., et al. (2017) Chairside CAD/CAM materials. Part 1: Measurement of elastic constants and microstructural characterization. Dental Materials. 33(1):84-98.

 


 粒子充填玻璃陶瓷 (Particle-filled glasses)

為含有結晶顆粒的玻璃陶瓷,裡面還含有玻璃成分,所以跟玻璃陶瓷一樣是可以酸蝕的。以下介紹含不同結晶顆粒的玻璃陶瓷材料:

 

白榴石 (leucite) 強化玻璃陶瓷

為了改善長石材料的強度及調整熱膨脹係數而發展出來的陶瓷材料。此材料的熱膨脹係數跟金屬內冠的熱膨脹係數較匹配(比金屬稍微大一些),現在的金屬陶瓷牙冠常使用白榴石玻璃陶瓷為鑲面 (veneered) 材料。當長石在升高溫度時,會產生白榴石的結晶顆粒,使強度上升,且此顆粒的透光性質與長石很接近,透光度仍佳。市面上的 CAD/CAM 瓷塊有 Ivoclar 公司出的 Empress CAD 。

圖三、Ivoclar 公司的 Empress CAD 瓷塊。Source: Belli R., Wendler M., de Ligny D., and Cicconi M.R., et al. (2017) Chairside CAD/CAM materials. Part 1: Measurement of elastic constants and microstructural characterization. Dental Materials. 33(1):84-98.

 

二矽酸鋰 (lithium disilicate) 強化玻璃陶瓷:

在玻璃陶瓷內添加體積百分比約 70% 的二矽酸鋰成份。其強度表現比長石材料高很多,透光度也佳,在傳統製程的話就是大家愛用的 e.max Press。市面上的 CAD/CAM 瓷塊有 Ivoclar 公司出的 e.max CAD 。

圖四、Ivoclar 公司的 e.max CAD 瓷塊。Source: Belli R., Wendler M., de Ligny D., and Cicconi M.R., et al. (2017) Chairside CAD/CAM materials. Part 1: Measurement of elastic constants and microstructural characterization. Dental Materials. 33(1):84-98.

 

氧化鋯強化矽酸鋰 (zirconia-reinforced lithium silicates, ZLS) :

因為二矽酸鋰陶瓷在 CAD/CAM 車削加工的過程當中邊緣破損 (chipping) 的狀況較嚴重,因此有添加氧化鋯的改良材料問世,如 Densply 公司出的 Celtra Duo(請參考:CAD/CAM 陶瓷材料 – Celtra Duo)以及 Vita 公司出的 Suprinity(請參考:CAD/CAM 陶瓷材料 – VITA Suprinity)。

圖五、Densply 公司的 Celtra Duo 瓷塊。Source: Belli R., Wendler M., de Ligny D., and Cicconi M.R., et al. (2017) Chairside CAD/CAM materials. Part 1: Measurement of elastic constants and microstructural characterization. Dental Materials. 33(1):84-98.


多晶陶瓷 (Polycrystalline ceramics)

這種陶瓷的排列相當整齊,強度表現很好。有氧化鋯 (zirconia) 跟氧化鋁 (alumina)。

氧化鋯已是許多醫師相當熟悉的材料,尤其有相變增韌 (transformation toughening) 的性質(氧化鋯透過晶格轉變的體積變化來關閉裂痕的自癒特性)可以抑制陶瓷表面的裂痕延伸 (crack propagation) 。目前只有 CAD/CAM 加工方式。

許多廠商都有出氧化鋯瓷塊,如 Densply 出的 Cerec Zirconia、Vita 出的 YZ T/HT、Ivoclar 公司的 e.max ZirCAD 等等。

圖五、Ivoclar 公司的 e.max ZirCAD 瓷塊。Source: Belli R., Wendler M., de Ligny D., and Cicconi M.R., et al. (2017) Chairside CAD/CAM materials. Part 1: Measurement of elastic constants and microstructural characterization. Dental Materials. 33(1):84-98.


樹脂陶瓷複合材料 (Resin/ceramic hybrid)

脆性的陶瓷在車削時有邊緣破損 (chipping) 問題,有些人就想到加入樹脂成份增加它的彈性模數 (modulus of elasticity) ,目前知道它對車削的破損的確較小,但是可拋光性、染色及色澤穩定性可能是問題。

目前市面上的 CAD/CAM 瓷塊有 3M 公司出的 Lava Ultimate、Vita 公司出的 Enamic 以及 GC 公司出的 Cerasmart。

圖五、Vita 公司的 Enamic 瓷塊。Source: Belli R., Wendler M., de Ligny D., and Cicconi M.R., et al. (2017) Chairside CAD/CAM materials. Part 1: Measurement of elastic constants and microstructural characterization. Dental Materials. 33(1):84-98.


結論

經過陶瓷材料的微結構分類,我們可以對瓷塊有最基本的了解:玻璃陶瓷類透光度佳但強度弱;添加結晶顆粒的玻璃陶瓷強度增加,有數種不同的添加顆粒,其光學性質與強度也有所不同;而氧化鋯等多晶陶瓷則強度最佳而最不透光。同時,為了因應 CAD/CAM 的車削加工方式,有許多改良材料或新材料的出現,有了這些微結構的基本概念,我們才可以進一步討論各種瓷塊的性質。

 


Reference

1. Anusavice K.J., Shen C., Rawls H.R. (2013) Phillips’ science of dental materials. 12nd ed. St. Louis, Mo: Elsevier/Saunders. Ch18: Dental ceramics.
2. JR Kelly, P Benetti (2011) Ceramic materials in dentistry: historical evolution and current practice. Australian Dental Journal 56:(1 Suppl): 84–96.
3. Belli R., Wendler M., de Ligny D., and Cicconi M.R., et al. (2017) Chairside CAD/CAM materials. Part 1: Measurement of elastic constants and microstructural characterization. Dental Materials. 33(1):84-98.

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隨著數位牙科的進展,市面上的 CAD/CAM 用瓷塊越來越多,當陶瓷種類的選擇權從技師回到醫師手上時,困擾就開始產生了:有甚麼選項?差別在哪?什麼情況要用哪種?每種瓷塊的成分不同,成分相同的瓷塊各廠商命名也不同,分開記是一定記不完的。

本系列讓我們從牙科陶瓷的基礎結構開始複習起,透過系統性了解牙科陶瓷種類與性質,掌握瓷塊的特性與表現,進而能在臨床中選擇合適的材料。


前言

目前在數位牙科的贋復領域中,絕大部分是以數位切削瓷塊的方式來製作固定假牙。各家廠商推出了相當多不同的瓷塊產品,此時醫師與技師對於材料的了解便顯得相當重要,本文先介紹牙科陶瓷的基本結構,後續系列文章會介紹分類及其他性質表現,以提供臨床選擇參考。


牙科陶瓷的定義

Phillips 牙材課本1上牙科陶瓷 (ceramic) 的定義為:無機且非金屬的固態材料,主要由金屬或半金屬氧化物組成 (Nonmetallic, inorganic structures, primarily containing compounds of oxygen with one or more metallic or semi-metallic elements)。


牙科陶瓷的結構

先來看一下傳統玻璃陶瓷的基本的結構就是由矽酸鹽 (SiO4)4- 組成的四面體,再加上一些金屬的陽離子(常見如 K+, Na+, Al3+ …等)。基本上就是一個不規則的網狀結構,有一些金屬離子被負電荷吸引在結構中。

圖一、玻璃陶瓷的基本結構。 Source: JR Kelly, P Benetti (2011) Ceramic materials in dentistry: historical evolution and current practice. Australian Dental Journal 56:(1 Suppl): 84–96.

 

這種陶瓷的結構排列散亂不規則 (amorphous) ,稱為玻璃態 (glass matrix phase) 陶瓷,由於原子的排列跟吸收波長的關係,這種陶瓷的透光性非常好。另一方面因為排列較散亂,材料內部存在著許多空洞及微裂痕存在,使得陶瓷的強度較弱。(見圖二)

圖二、長石類陶瓷(玻璃陶瓷)微結構 — Vita 公司的 Mark II 瓷塊。 Source: Belli R., Wendler M., de Ligny D., and Cicconi M.R., et al. (2017) Chairside CAD/CAM materials. Part 1: Measurement of elastic constants and microstructural characterization. Dental Materials. 33(1):84-98.

 

相對來說,結晶態 (crystal phase) 陶瓷的原子排列則是相當規則,光學性質較不透光,而結晶顆粒排列緊密,其物理性質較玻璃陶瓷強很多。大家所熟知的氧化鋯及氧化鋁陶瓷就是屬於這種多晶陶瓷 (polycrystalline ceramics)。(見圖三)

圖三、氧化鋯(多晶陶瓷)微結構 — Ivoclar 公司的 e.max ZirCAD 瓷塊。 Source: Belli R., Wendler M., de Ligny D., and Cicconi M.R., et al. (2017) Chairside CAD/CAM materials. Part 1: Measurement of elastic constants and microstructural characterization. Dental Materials. 33(1):84-98.

 

而在牙科陶瓷的發展歷程中,一開始出現的是玻璃陶瓷 (glass ceramics) ,後來為增加強度就在玻璃陶瓷裡面增加一些結晶顆粒 (particle-filled glasses) ,之後則是發展出全結晶態的多晶陶瓷 (polycrystalline ceramics) (見圖四)。

近年來則因為數位牙科對於切割瓷塊的性質需求,也有一些新的材料出現,如:含有樹脂的複合型陶瓷 (resin/ceramic hybrid) 。之後陸續會有討論陶瓷分類與瓷塊的文章跟大家介紹。

圖四、不同種類陶瓷材料的微結構。 Source: JR Kelly, P Benetti (2011) Ceramic materials in dentistry: historical evolution and current practice. Australian Dental Journal 56:(1 Suppl): 84–96.


結論

陶瓷的微結構跟光學性質與物理性質(強度、切割時的邊緣耗損 (chipping) 程度及齒質磨耗程度)有高度相關,在瞭解瓷塊時可以先看看它的微結構是屬於哪類,下表是一個最粗略的性質比較。

排列 光學性質 物理強度
玻璃態
(glass matrix phase, noncrystalline)
不規則 較透光 較差
結晶態
(crystal phase, crystalline)
規則 較不透 較佳
表一、陶瓷的結構與性質關係簡易歸納。

Reference

1. Anusavice K.J., Shen C., Rawls H.R. (2013) Phillips’ science of dental materials. 12nd ed. St. Louis, Mo: Elsevier/Saunders. Ch18: Dental ceramics.
2. JR Kelly, P Benetti (2011) Ceramic materials in dentistry: historical evolution and current practice. Australian Dental Journal 56:(1 Suppl): 84–96.
3.Belli R., Wendler M., de Ligny D., and Cicconi M.R., et al. (2017) Chairside CAD/CAM materials. Part 1: Measurement of elastic constants and microstructural characterization. Dental Materials. 33(1):84-98

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回應:e.max Press 與 e.max CAD 的邊緣密合度/強度比較? Reply: e.max Press v.s. e.max CAD https://www.cerecdigest.net/2017/02/04/%e5%9b%9e%e6%87%89%ef%bc%9ae-max-press-%e8%88%87-e-max-cad-%e7%9a%84%e9%82%8a%e7%b7%a3%e5%af%86%e5%90%88%e5%ba%a6%e5%bc%b7%e5%ba%a6%e6%af%94%e8%bc%83%ef%bc%9f/ Sat, 04 Feb 2017 09:31:14 +0000 http://www.cerecdigest.net/?p=276 在討論 e.max Press 跟 e.max CAD 這兩個 Lithium disilicate 產品的邊緣密合度之前,我們先提這兩個製程有什麼不同...

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謝謝睿恆醫師在社團的問題,因為這個題目較大,直接撰文回應


e.max Press 與 e.max CAD 的邊緣密合度?

在討論 e.max Press 跟 e.max CAD 這兩個 Lithium disilicate 產品的邊緣密合度之前,我們先提這兩個製程有什麼不同。

  • e.max Press 用的方法是熱壓法(heat-pressed),把蠟型包埋之後燒掉得到一個贋復物的空間,接著把 e.max 固體鑄塊加熱加壓以熔融態注入脫蠟模中,之後冷卻得到贋復物。可能影響密合度的因素是燒結溫度及環境控制、以及冷卻的收縮等。
  • e.max CAD 用的則是一個 Presintered 瓷塊,經車削機切削成贋復物之後再進爐燒結。可能影響密合度的因素是車刀的大小、牙齒修磨設計(現在最小的刀是 0.6 mm,不過細刀以 1 mm 比較常用,如果修磨的形狀是車刀無法觸及的地方就會有多磨或少磨的問題,所以其牙齒修磨設計也會有相應的要求,比如 margin 要平滑、要避免 sharp edge 等等)、後燒結控制,另外陶瓷材料因為較脆在車削時可能有 Chipping 問題。

至於綜合起來,兩者比較孰優孰劣?在2014 Anadioti 學者的研究1裡面傳統製程(PVS impression + heat pressed e.max)的牙冠是比數位製程(Lava COS, E4D intraoral scanner + CAD/CAM e.max CAD)的牙冠邊緣密合度還要好,而兩者都在臨床要求的 100-120µm 以內。

兩個臨床上都是可以使用的,但數位製程的 e.max CAD 有較多需要注意的地方,比如牙齒修磨設計、軟體參數設定、車針選用、使用更佳的口掃流程等等。


e.max Press與e.max CAD的強度?

看陶瓷的強度我們常會比較兩個物理性質2

  1. Fracture toughness(當陶瓷表面有crack的時候,抵抗這個crack延伸斷裂的能力)
    e.max Press 2.7 MPam(1/2)
    e.max CAD 2.5 MPam(1/2)
  2. Flexural strength(在彎曲斷裂前,材料可以承受的最大應力)
    e.max Press 400MPa
    e.max CAD 360Mpa

有可能是燒結溫度跟Protocol不同,使得兩者結晶狀況有些不同,e.max Press的結晶形狀比較長,強度比較好。

圖一. e.max Press與e.max CAD結晶比較2

Source: Ivoclar e.max CAD scientific documentation 2011

整體來說,目前的確是e.max Press的強度較e.max CAD高。


Reference

1. Anadioti E, 3D and 2D marginal fit of pressed and CAD/CAM lithium disilicate crowns made from digital and conventional impressions. J Prosthodont. 2014 Dec;23(8):610-7.
2. Ivoclar e.max CAD scientific documentation 2011

 

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傳統與數位製程全瓷冠之邊緣密合度比較 Tsirogiannis P, Reissmann D, Heydecke G. Evaluation of the marginal fit of single-unit, complete-coverage ceramic restorations fabricated after digital and conventional impressions: A systematic review and meta-analysis. J Prosthet Dent 2016;116:328-335 https://www.cerecdigest.net/2017/02/03/%e5%82%b3%e7%b5%b1%e8%88%87%e6%95%b8%e4%bd%8d%e5%8f%96%e6%a8%a1%e8%a3%bd%e4%bd%9c%e5%85%a8%e7%93%b7%e5%86%a0%e4%b9%8b%e9%82%8a%e7%b7%a3%e5%af%86%e5%90%88%e5%ba%a6%e6%af%94%e8%bc%83/ Fri, 03 Feb 2017 16:04:06 +0000 http://www.cerecdigest.net/?p=220 本篇文摘是出自JPD 2016年的系統性回顧以及統合分析(Meta-analysis),比較「傳統取模」與「數位取模」的「單顆全瓷冠」邊緣密合度表現...

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從2013年開始,比較傳統與數位製程「邊緣密合度」的文獻開始大量產出,但每篇文獻結論不一。

至今,這些文獻的數量終於足夠,於是這題目的系統性回顧從2016年開始陸續出現

本篇文摘是出自JPD 2016年的系統性回顧以及統合分析(Meta-analysis),比較「傳統取模」與「數位取模」的「單顆全瓷冠」邊緣密合度表現。

原文連結: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0022391316001396


Introduction

傳統取模並製造出的全瓷冠邊緣密合度介於1-161 μm,而數位製程全瓷冠邊緣密合度則介於17-181 μm,意見莫衷一是,本篇研究想以系統性回顧的方式比較傳統取模與數位取模分別在口外(in vitro)及口內(in vivo)實驗的單牙冠邊緣密合度。


Materials and Methods

本篇回顧經篩選後,共收錄8篇口外實驗及4篇口內實驗文獻,包含七套不同的口掃系統(iTero, Lava COS, Lava COS E4D, Cerec, Cercon, Digitizer DCS dental, Procera)、五種陶瓷材料(zirconia, e.max CAD, e.max Press, alumina & feldspathic ceramics)及兩種傳統印模方法(single step & two step)。


Results

整體文獻的偏誤(Bias)風險算是相對較低。

Source: Tsirogiannis P, J Prosthet Dent 2016;116:328-335

 

邊緣密合度結果整理成表格給大家參考。

結果顯示,傳統取模與數位取模製作之全瓷冠,其邊緣密合度並未達到統計上顯著差異,並且都在臨床可接受的120 μm以內。

傳統製程 數位製程

口外實驗

58.9 μm
(95% CI: 41.1-76.7 mm)

63.3 μm
(95% CI: 50.5-76.0 mm)

口內實驗 79.2 μm
(95% CI: 59.6-98.9 mm)

56.1 μm
(95% CI: 46.3-65.8 mm)

 

以下附上文中統計出的森林圖(forest plot)

圖一. 傳統製程(口外)

Source: Tsirogiannis P, J Prosthet Dent 2016;116:328-335

圖二. 數位製程(口外)

Source: Tsirogiannis P, J Prosthet Dent 2016;116:328-335

圖三. 傳統製程(口內)

Source: Tsirogiannis P, J Prosthet Dent 2016;116:328-335

圖四. 數位製程(口內)

Source: Tsirogiannis P, J Prosthet Dent 2016;116:328-335


Discussion

傳統取模及數位取模的全瓷冠邊緣密合度都在臨床接受範圍以內。收錄文獻中使用的CEREC、LAVA C.O.S、E4D及iTERO這些口掃機雖然原理各有不同,但是其表現都能符合臨床需求。

另外,這篇研究其實有試著要用綜合回歸分析(meta-regression)來看不同口掃機或是不同贋復材料(如:二氧化鋯、E.max、氧化鋁、長石)及修磨設計是否影響數位製程牙冠的邊緣密合度,但是文獻量不夠而無法證明。未來可進一步研究。


Conclusion

傳統製程與製程取模製造的單顆全瓷冠的邊緣密合度,沒有統計上顯著差異,且皆符合臨床要求。


結語

這篇系統性回顧的結果顯示:整體來說這些數位系統已可達到臨床需求,可與傳統製程相當。但收錄的這些研究,邊緣密合度的結果其實不盡相同。

傳統製程在長時間發展與經驗累積後,醫師和技師已能控制流程細節而能得到良好的成品,如印模、翻製石膏模、製作支台齒、塗布die spacer、陶瓷製作及燒結等處理。

而同樣地,在製作CAD/CAM贋復物時也有許多會影響贋復物邊緣密合度的因素,從牙齒修磨、掃描機與掃描技巧、數位贗復物設計、設計參數、CNC車削模式及鑽針使用等等,當我們對這些細節的了解及掌握越多,越能得到理想品質的贋復物。

現在數位工具已經準備好了,那我們,準備好了嗎?

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